JP2018199320A - バイナリ光硬化３ｄプリンタの３ｄ印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バイナリ光源モジュールで多階調光源モジュールの３Ｄ印刷効果を達成することが可能なバイナリ光硬化３Ｄプリンタの３Ｄ印刷方法を提供する。【解決手段】バイナリ光硬化３Ｄプリンタの３Ｄ印刷方法は、複数のグレースケールスライス画像を取得するようにバイナリ光硬化３Ｄプリンタを制御する工程と、各グレースケールスライス画像における各画素の画素値を画素値全範囲から累積値範囲にマッピングし、各画素の印刷パラメータを得る工程と、複数のグレースケールスライス画像のうちの１つを順に選択する工程と、選択されたグレースケールスライス画像における各画素の印刷パラメータに基づいて、照射を行うようにバイナリ光源モジュールを制御することで、一層のスライスソリッドモデルを生成する工程と、複数層のスライスソリッドモデルを積層してなる３Ｄソリッドモデルを生成するように、上記工程を繰り返する工程と、を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、３Ｄ印刷方法に関し、特に、バイナリ光硬化 ３Ｄプリンタの３Ｄ印刷方法に関する。

液体成形材料（例えば、感光性樹脂）を用いる３Ｄプリントとして、最も広く使われているのは、デジタル光処理（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、ＤＬＰ）３Ｄプリント及び光硬化（Ｓｔｅｒｅｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ、ＳＬＡ）３Ｄプリントである。光硬化３Ｄプリントは、デジタル光処理３Ｄプリントと比較して、コンパクト、印刷可能なサイズの範囲が広く、価格が安く、印刷の解像度が高い等の利点を有している。

上述したデジタル光処理３Ｄプリントには、投射スクリーンモジュール（各光点が少なくとも２５６種類の輝度変化を有する）が配置されているため、デジタル光処理３Ｄプリントによって生成された３Ｄソリッドモデルのシングルポイントの硬化程度が少なくとも２５６種類の変化を有する。これに比べて、上述した光硬化３Ｄプリントには、バイナリ光源モジュール（各光点が点、滅の２種類のみの輝度変化を有する）が配置されている。光源のエネルギー調整を考慮しないことを前提とする場合には、光硬化３Ｄプリントによって生成された３Ｄソリッドモデルのシングルポイントの印刷能力が２種類の変化（印刷かまたは印刷しないか）のみを有するため、そのシングルポイントの精細度が明らかに劣っている。

図１Ａ及び図１Ｂを参照する。図１Ａは、従来の３Ｄ印刷方法を示すフローチャートである。図１Ｂは、従来の光硬化３Ｄプリンタの印刷処理を示す概略図である。これらの図を用いて、従来の光硬化３Ｄ印刷方法の上記欠点について詳細に説明する。

同図に示すように、従来の光硬化３Ｄ印刷方法では、まずロードされた３Ｄオブジェクト１０に対してスライス処理を実行することで、複数のスライスオブジェクト（図１Ｂには、３つのスライスオブジェクト１２０，１４０，１６０が例として示されている）を得る（工程Ｓ１０）。さらに、上述したスライスオブジェクト１２０，１４０，１６０は、それぞれ白黒画像で表される。

バイナリ光源モジュールが配置されているため、従来の光硬化３Ｄ印刷方法は、３層のスライスオブジェクト１２０，１４０，１６０の３枚の白黒画像に対応して印刷分析を実行し、図１Ｂに示すような３層のスライスオブジェクト１２０，１４０，１６０にそれぞれ対応する３つの印刷データ１２２，１４２，１６２を得なければならない（工程Ｓ１２）。具体的に、従来の光硬化３Ｄ印刷方法では、各白黒画像のいずれかの画素が白色である場合、この画素が対応する印刷位置を「照射」に設定し（図１Ｂの印刷データ１２２，１４２，１６２においてデータ値「１」で表される）、各白黒画像のいずれかの画素が黒色である場合、この画素が対応する印刷位置を「照射しない」に設定する（図１Ｂの印刷データ１２２，１４２，１６２においてデータ値「０」で表される）。

最後、従来の光硬化３Ｄ印刷方法では、印刷データ１２２，１４２，１６２に基づいて、層ごとで３Ｄ光硬化印刷を実行し、３Ｄソリッドモデル１０’を生成する（工程Ｓ１４）。

図１Ｂには、３Ｄソリッドモデル１０’の側面図が示される。図１Ｂから分かるように、生成された印刷データ１２２，１４２，１６２の各点での高さが２種類の変化のみを有するため、従来の光硬化３Ｄ印刷方法による印刷データ１２２，１４２，１６２に基づいて生成された３Ｄソリッドモデル１０’の外観が明らかなグラデーションを有するため、精細度が悪いという問題がある。

本発明は、生成された３Ｄソリッドモデルの各点での硬化程度が２種類以上の変化を有するバイナリ光硬化３Ｄプリンタの３Ｄ印刷方法を提供することを目的とする。

一実施例において、バイナリ光硬化３Ｄプリンタに用いるバイナリ光硬化３Ｄプリンタの３Ｄ印刷方法は、
（ａ）３Ｄオブジェクトに対応する複数のグレースケールスライス画像を取得する工程と、
（ｂ）各前記グレースケールスライス画像における各画素の画素値を画素値全範囲から少なくとも３つの累積値を含む累積値範囲にマッピングし、前記少なくとも３つの累積値のうちの１つを得て、得た当該累積値を各前記画素の印刷パラメータとし、前記画素値全範囲は、全ての前記グレースケールスライス画像における全ての前記画素の画素値を含む工程と、
（ｃ）前記複数のグレースケールスライス画像のうちの１つを順に選択する工程と、
（ｄ）選択された前記グレースケールスライス画像における各前記画素の前記印刷パラメータに基づいて、バイナリ光源モジュールにより照射を行うことで一層のスライスソリッドモデルを生成するように前記バイナリ光硬化３Ｄプリンタを制御する工程と、
（ｅ）前記３Ｄオブジェクトに対応する３Ｄソリッドモデルの印刷を完成させるまで前記工程（ｃ）〜前記工程（ｄ）を繰り返す工程と、を含む。

好ましくは、前記工程（ｂ）は、
（ｂ１）前記画素値全範囲に含まれる少なくとも３つの画素値サブ範囲を前記累積値範囲の前記少なくとも３つの累積値に一対一対応させるマッピング関係を取得し、各前記画素値サブ範囲は、異なる複数の画素値をそれぞれ含む工程と、
（ｂ２）各前記画素の画素値が入った前記画素値サブ範囲を決定し、前記マッピング関係に基づいて各前記画素が対応する前記累積値を前記画素の前記印刷パラメータとして設定する工程と、を含む。

好ましくは、少なくとも２つの前記画素値サブ範囲に含まれる画素値の数量が互いに異なる。

好ましくは、前記工程（ｂ）は、
（ｂ３）各前記画素の画素値に基づいてテーブルを検索し、対応する前記累積値を得て、当該累積値を前記画素の前記印刷パラメータとし、前記テーブルには、前記画素値全範囲に含まれる全ての画素値と前記累積値範囲の前記少なくとも３つの累積値との間の対応関係が記録される工程を含む。

好ましくは、前記工程（ｂ）は、
（ｂ４）いずれかの画素が前記３Ｄオブジェクトの表面に対応するものであると判断すると、前記画素の画素値を前記画素値全範囲から前記累積値範囲にマッピングすることで、前記少なくとも３つの累積値のうち１つを得て、得た当該累積値を前記画素の印刷パラメータとする工程を含む。

好ましくは、前記工程（ｂ）は、
（ｂ５）いずれかの画素が前記３Ｄオブジェクトの内部に対応するものであると判断すると、前記画素の前記印刷パラメータを前記累積値範囲における予め設定された累積値と設定する工程をさらに含む。

好ましくは、前記バイナリ光硬化３Ｄプリンタは、液体成形材料を収容するための成形槽を含み、前記工程（ｄ）は、予め設定された成形パワーに基づいて、各前記画素の前記成形槽において対応する印刷位置を、各前記印刷位置の累積受光時間が各前記画素の前記印刷パラメータをそれぞれ満たすまで、それぞれ照射するように前記バイナリ光源モジュールを制御する工程である。

好ましくは、最大の前記累積値が、前記成形パワーに基づいて前記液体成形材料を完全に硬化させる完全硬化時間であり、少なくとも１つの前記累積値が、前記成形パワーに基づいて前記液体成形材料を部分的に硬化させる部分硬化時間であり、最小の前記累積値が０である。

好ましくは、前記バイナリ光硬化３Ｄプリンタは、液体成形材料を収容するための成形槽を含み、前記工程（ｄ）は、予め設定された単回照射時間及び弱化パワーに基づいて、各前記画素の前記成形槽において対応する印刷位置を、各前記印刷位置の累積受光回数が前記画素の前記印刷パラメータをそれぞれ満たすまで、それぞれ照射するように前記バイナリ光源モジュールを制御する工程である。

好ましくは、最大の前記累積値が、前記単回照射時間及び前記弱化パワーに基づいて前記液体成形材料を完全に硬化させる完全硬化回数であり、少なくとも１つの前記累積値が、前記単回照射時間及び前記弱化パワーに基づいて前記液体成形材料を部分的に硬化させる部分硬化回数であり、最小の前記累積値が０である。

好ましくは、前記工程（ｄ）の前に、（ｄ０）前記累積値範囲に含まれるゼロでない前記少なくとも３つの累積値の数量及び前記バイナリ光源モジュールの予め設定された成形パワーに基づいて、前記弱化パワーを決定し、前記弱化パワーが前記成形パワーよりも小さい工程をさらに含む。

好ましくは、前記バイナリ光硬化３Ｄプリンタは、複数のプリズムを有するガルバノミラーモジュールを含み、前記バイナリ光源モジュールは、点光源であり、前記ガルバノミラーモジュールに向けて光ビームを出射し、前記工程（ｄ）は、各前記画素の前記印刷パラメータに基づいて、前記複数のプリズムの角度を変更することにより、前記光ビームを各前記画素が対応する印刷位置に逐一に照射させるように前記ガルバノミラーモジュールを制御する。

好ましくは、前記工程（ａ）の前に、（ａ０１）３Ｄオブジェクトに対応する３Ｄオブジェクトデータをロードする工程と、（ａ０２）前記３Ｄオブジェクトデータに対してスライス処理を実行して、前記複数のグレースケールスライス画像を生成する工程と、をさらに含む。

本発明は、バイナリ光源モジュールを用いて多階調光源モジュールの３Ｄ印刷効果を達成することができ、生成された３Ｄソリッドモデルの精細度を大幅に向上させることができる。

従来の３Ｄ印刷方法を示すフローチャートである。 従来の光硬化３Ｄプリンタの印刷処理を示す概略図である。 本発明の第１の実施例に係るバイナリ光硬化３Ｄプリンタを示す構造図である。 本発明の第２の実施例に係るバイナリ光硬化３Ｄプリンタを示す概略図である。 本発明の第３の実施例に係るバイナリ光硬化３Ｄプリンタを示す概略図である。 本発明の第１の実施例に係る３Ｄ印刷方法を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施例に係る３Ｄ印刷方法の一部を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施例に係る３Ｄ印刷方法の一部を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施例に係る３Ｄ印刷方法の一部を示すフローチャートである。 本発明の第５の実施例に係る３Ｄ印刷方法を示すフローチャートである。 本発明の３Ｄオブジェクトを示す概略図である。 本発明の３Ｄソリッドモデルを示す概略側面図である。 本発明の第１のグレースケールスライス画像を示す概略図である。 本発明の第２のグレースケールスライス画像を示す概略図である。 本発明の第３のグレースケールスライス画像を示す概略図である。 本発明の第１のグレースケールスライス画像の印刷パラメータを示す概略図である。 本発明の第２のグレースケールスライス画像の印刷パラメータを示す概略図である。 本発明の第３のグレースケールスライス画像の印刷パラメータを示す概略図である。 本発明の一実施例に係る画素値全範囲と累積値範囲との間のマッピング関係を示す概略図である。 本発明の他の実施例に係る画素値全範囲と累積値範囲との間のマッピング関係を示す概略図である。 本発明の別の実施例に係る画素値全範囲と累積値範囲との間のマッピング関係を示す概略図である。

以下、本発明の目的、実施方式及び効果をより理解するために、具体的な実施例と添付の図面を組み合わせて本発明に係る技術内容を詳細に説明するが、本発明の特許請求の範囲は限定されない。

図２Ａは、本発明の第１の実施例に係るバイナリ光硬化３Ｄプリンタを示す構造図である。同図に示すように、本実施例の３Ｄ印刷システムは、バイナリ光硬化３Ｄプリンタ２０（以下、３Ｄプリンタ２０と称する）と、スライサーソフトウェア２２０とを含む。

コンピュータ装置２２（例えば、デスクトップ、ノートパソコン、クラウドサーバーまたはスマートフォン）は、スライサーソフトウェア２２０を実行した後、１グループの３Ｄオブジェクトに対応する３Ｄオブジェクトデータをロードすることができる。次に、スライサーソフトウェア２２０は、３Ｄオブジェクトデータに対してスライス処理を実行して、３Ｄ光硬化印刷に用いられる複数のグレースケールスライス画像を生成する。上述したスライス処理は、３Ｄ印刷技術分野の慣用技術手段であるため、その説明を省略する。そして、３Ｄプリンタ２０は、３Ｄ光硬化印刷を実行して３Ｄオブジェクトに対応する３Ｄソリッドモデルを生成するように、複数のグレースケールスライス画像に基づいて照射を行う。

他の実施例において、スライサーソフトウェア２２０は、３Ｄプリンタ２０のメモリモジュール２１０に保存されてもよい。３Ｄプリンタ２０の制御モジュール２００は、複数のグレースケールスライス画像を生成するように、スライサーソフトウェア２２０を実行して３Ｄオブジェクトデータをロードするとともに、スライス処理を実行してもよい。

３Ｄプリンタ２０は、制御モジュール２００と、移動ステージ２０２と、バイナリ光源モジュール２０４と、ガルバノミラーモジュール２０６と、マンマシンインタフェース２０８と、メモリモジュール２１０と、接続モジュール２１２と、成形槽（例えば、図２Ｂまたは図２Ｃに示す成形槽２１４）とを含む。制御モジュール２００は、移動ステージ２０２と、バイナリ光源モジュール２０４と、ガルバノミラーモジュール２０６と、マンマシンインタフェース２０８と、メモリモジュール２１０と、接続モジュール２１２とに電気的に接続され、３Ｄ光硬化印刷を実行するように３Ｄプリンタ２０を制御することができる。

移動ステージ２０２は、成形槽２１４において予め設定された軸方向（例えば、Ｚ軸）に沿って移動可能に設けられ、印刷された３Ｄソリッドモデルを載置するために用いられる。バイナリ光源モジュール２０４は、ガルバノミラーモジュール２０６に向けて光ビーム（例えば、シングルポイントのレーザービーム）を出射するために用いられる。ガルバノミラーモジュール２０６は、複数のプリズムを有し、制御モジュール２００によって、各プリズムの角度を変更することにより、光ビームの光径を変更し、光ビームを成形槽２１４における指定される印刷位置に照射させるように制御される。

一実施例において、バイナリ光源モジュール２０４は、点光源である。制御モジュール２００は、複数のプリズムの角度を迅速に変更することで、極短時間（例えば、０．０１秒）で光ビームの照射する印刷位置を変更するように、ガルバノミラーモジュール２０６を制御することができる。これにより、バイナリ光源モジュール２０４は、線光源または面光源に近い照射効果を達成することができる。

マンマシンインタフェース２０８（例えば、ボタン、モニター、パイロットランプ、ブザー、またはこれらの任意の組合せ）は、ユーザの操作を受けて印刷に関連するデータを出力する。メモリモジュール２１０は、データ（例えば、グレースケールスライス画像及び後述するマッピング関係やテーブル等）を保存するために用いられる。接続モジュール２１２（例えば、ＵＳＢモジュール、ＰＣＩ ｂｕｓモジュール、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）モジュールまたはブルートゥース（登録商標）モジュール）は、コンピュータ装置２２に接続され、コンピュータ装置２２からグレースケールスライス画像を受信するために用いられる。成形槽２１４は、例えば、感光性樹脂（ＵＶ ｃｕｒａｂｌｅ ｒｅｓｉｎ）等の液体成形材料を収容するために用いられる。

図２Ｂは、本発明の第２の実施例に係るバイナリ光硬化３Ｄプリンタを示す概略図である。図２Ｂの実施例において、上照射タイプの光硬化３Ｄプリンタを例として説明する。

本実施例において、バイナリ光源モジュール２０４及びガルバノミラーモジュール２０６は、成形槽２１４の上方に配置される。バイナリ光源モジュール２０４は、ガルバノミラーモジュール２０６に向けて光ビームを出射する。ガルバノミラーモジュール２０６は、角度が変更可能な複数のプリズムにより、光ビームを成形槽２１４における任意の印刷位置に照射させることができる。

成形槽２１４には、液体成形材料３０が収容されている。移動ステージ２０２は、液体成形材料３０の液面下にＺ軸に沿って移動可能に設けられる。３Ｄプリンタ２０が印刷を実行する際に、移動ステージ２０２の成形平面と液面との間の距離は、ちょうど予め設定されたスライス高さである。これにより、光ビームが移動ステージ２０２に照射する際に、成形平面と液面との液体成形材料３０は、光エネルギーによって励起して液面上方の空気と作用することで、硬化されて一層のスライスソリッドモデル３２０になる。次に、３Ｄプリンタ２０は、１つのスライス高さを降下させるように移動ステージ２０２を制御し、次層のスライスソリッドモデル３２２を印刷する。その後、同様に実行する。

図２Ｃは、本発明の第３の実施例に係るバイナリ光硬化３Ｄプリンタを示す概略図である。図２Ｃの実施例において、下照射タイプの光硬化３Ｄプリンタを例として説明する。

本実施例において、成形槽２１４は、中に液体成形材料３０が収容され、底部が透光領域３６を含む。バイナリ光源モジュール２０４及びガルバノミラーモジュール２０６は、成形槽２１４の下方に配置される。バイナリ光源モジュール２０４は、ガルバノミラーモジュール２０６に向けて光ビームを出射する。ガルバノミラーモジュール２０６は、角度が変更可能な複数のプリズムにより、透光領域３６を通過して成形槽２１４における任意の印刷位置に光ビームを照射させることができる。

移動ステージ２０２は、液体成形材料３０の液面上にＺ軸に沿って移動可能に設けられる。３Ｄプリンタ２０が印刷を実行する際に、移動ステージ２０２の成形平面が液面に接触する。これにより、光ビームが移動ステージ２０２に照射する際に、液面下の液体成形材料３０は、硬化されて一層のスライスソリッドモデル３４０になって成形平面に付着する。次に、３Ｄプリンタ２０は、１つのスライス高さを上昇させるように移動ステージ２０２を制御し、次層のスライスソリッドモデル３４２を印刷する。その後、同様に実行する。

図３は、本発明の第１の実施例に係る３Ｄ印刷方法を示すフローチャートである。本発明の各実施例に係るバイナリ光硬化３Ｄプリンタの３Ｄ印刷方法（以下、３Ｄ印刷方法と称する）は、図２Ａ〜図２Ｃに示すいずれかの３Ｄプリンタ２０により実現することができる。

図３の実施例において、３Ｄプリンタ２０のメモリモジュール２１０には、例えば、ファームウェア（ｆｉｒｍｗａｒｅ）等の印刷ソフトウェアがさらに保存される。上述した印刷ソフトウェアには、コンピュータが実行可能なプログラムコードが記録される。制御モジュール２００は、印刷ソフトウェアを実行した後、３Ｄプリンタ２０が工程Ｓ２０〜Ｓ２８を実行するように制御することができる。

工程Ｓ２０において、３Ｄプリンタ２０の制御モジュール２００は、１グループの３Ｄオブジェクトに対応する複数のグレースケールスライス画像（例えば、８ビットのグレースケール画像または１０ビットのグレースケール画像）を取得する。具体的に、上記複数のグレースケールスライス画像は、１つの３Ｄオブジェクトデータに対してスライス処理を実行することによって生成されたものである。上記３Ｄオブジェクトデータは、１グループの３Ｄオブジェクトに対応するものである。各グレースケールスライス画像は、３Ｄオブジェクトをスライスして生成された各スライスオブジェクトにそれぞれ対応している。各スライスオブジェクトは、それぞれ、順番にソートされた１つの層数値を有する。

例えば、仮に３Ｄオブジェクトが１００層のスライスオブジェクトにスライス可能である場合、３Ｄオブジェクトデータに対してスライス処理を実行すると、１００個のグレースケールスライス画像を生成することになる。１００個のグレースケールスライス画像は、１００個のスライスオブジェクト（層数値が１から１００）にそれぞれ対応するとともに、対応するスライスオブジェクトの形状をそれぞれ記述するものである。

工程Ｓ２２において、制御モジュール２００は、各グレースケールスライス画像の各画素の画素値を画素値全範囲から複数の累積値を含む累積値範囲にマッピングすることで、複数の累積値のうちの１つを得て、得た累積値を各画素の印刷パラメータとする。具体的に、上記画素値全範囲は、全てのグレースケールスライス画像における全ての画素の画素値を含む。また、上記累積値範囲は、少なくとも３つの異なる累積値を含む。

ちなみに、バイナリ光源モジュール２０４は、２種類の輝度変化のみを提供するため、従来の光硬化３Ｄ印刷方法を用いる場合、液体成形材料が完全硬化（光照射）及び液体（光照射せず）の２種類の状態変化を有する。

本発明の３Ｄ印刷方法を使用しない場合、３Ｄプリンタ２０は、バイナリ光源モジュール２０４を制御し、予め設定された成形パワーに基づいていずれかの印刷位置に対して一回の光照射（光照射を施す時間が予め設定された完全硬化時間）を施すと、照射された印刷位置の液体成形材料を完全硬化させることができる。言い換えれば、光照射を施す際、各印刷位置の液体成形材料が１種類の硬化程度のみを有する。

本発明において、上記各印刷パラメータは、印刷過程において各画素が対応する印刷位置の受光量を制御するものである。本発明は、光照射を施す際に各印刷位置の受光量を調整する（例えば、光照射を施す際にバイナリ光源モジュール２０４の各印刷位置の累積照射回数または累積照射時間を調整する）ことにより、光照射を施す際に各印刷位置の液体成形材料がより多い種類の硬化程度を有することができる。

バイナリ光源モジュール２０４の各印刷位置に対する累積照射時間を制御することを例とする。３Ｄプリンタ２０は、予め設定された成形パワーに基づいて照射を行うようにバイナリ光源モジュール２０４を制御することができる。本発明は、仮に液体成形材料の完全硬化時間が０．１秒である場合（即ち、バイナリ光源モジュール２０４は、成形パワーに基づいて液体成形材料に０．１秒の光照射を施すと、液体成形材料が完全硬化になる）、異なる印刷位置の液体成形材料に対して異なる時間長さで光照射を施す（例えば、第１の印刷位置の液体成形材料に累積的に０．０５秒の光照射を、第２の印刷位置の液体成形材料に累積的に０．０８秒の光照射を、第３の印刷位置の液体成形材料に累積的に０．１秒の光照射を施す等）ように、バイナリ光源モジュール２０４を制御することができる。これにより、異なる印刷位置の液体成形材料が異なる硬化程度（例えば、第１の印刷位置の液体成形材料が５０％のみ硬化し、第２の印刷位置の液体成形材料が８０％のみ硬化し、第３の印刷位置の液体成形材料が完全に硬化する）を有することができる。さらに、各印刷点に施す累積の時間長さ（即ち、各印刷点の累積受光時間）が全て完全硬化時間以下である。

また、本実施例において、累積値範囲の複数の累積値において、最大の累積値が、成形パワーに基づいて液体成形材料を完全に硬化させる完全硬化時間であり、少なくとも１つの累積値が、成形パワーに基づいて液体成形材料を部分的に硬化させる部分硬化時間であり、最小の累積値が０（秒）である。

本発明は、バイナリ光源モジュール２０４の各印刷位置に対する累積照射回数を制御する例において、毎回光照射を施す時間（予め設定された単回照射時間、例えば０．１秒である）を固定し、バイナリ光源モジュール２０４の成形パワーを低減することで（即ち、成形パワーよりも小さい、低減された弱化パワーを用いる）、光エネルギー強度を低減させる（例えば、元の成形パワーの１／１０に低減し、即ち、バイナリ光源モジュール２０４は、液体成形材料が完全硬化になるように液体成形材料に充分な光エネルギーを提供するために、予め設定された単回照射時間で液体成形材料に対して１０回の光照射を施さなければならない）。その結果、各印刷位置の液体成形材料が異なる状態の変化を有する目的を達成することができる。

具体的に、本実施例において、異なる印刷位置の液体成形材料に対して異なる回数の光照射を施すようにバイナリ光源モジュール２０４を制御することで（例えば、第１の印刷位置の液体成形材料に３回の光照射を、第２の印刷位置の液体成形材料に７回の光照射を、第３の印刷位置の液体成形材料に１０回の光照射を累積的に施し、毎回光照射の持続時間が同じ単回照射時間である）、異なる印刷位置の液体成形材料が異なる硬化程度（例えば、第１の印刷位置の液体成形材料が３０％のみ硬化し、第２の印刷位置の液体成形材料が７０％のみ硬化し、第３の印刷位置の液体成形材料が完全に硬化する）を有するようにする。

また、本実施例において、累積値範囲の複数の累積値における最大の累積値が、単回照射時間及び弱化パワーに基づいて液体成形材料を完全硬化させる完全硬化回数であり、少なくとも１つの累積値が、単回照射時間及び弱化パワーに基づいて液体成形材料を部分的に硬化させる部分硬化回数であり、最小の累積値が０（回）である。

これにより、本発明は、バイナリ光源モジュール２０４を用いて、デジタル光処理３Ｄプリントの投射スクリーンモジュールと同じ多階調３Ｄ光硬化印刷効果を達成することができる。

ちなみに、バイナリ光源モジュール２０４の印刷パラメータの設定可能範囲（即ち、累積値範囲）が、グレースケールスライス画像の画素値全範囲と異なる可能性がある。そのため、本発明は、印刷前に値域のマッピング処理を実行し、画素値を画素値全範囲から累積値範囲にマッピングし、マッピング処理された数値（即ち、後述する累積値）を印刷パラメータとする。

一実施例において、画素値と対応する累積値とが比例する。具体的に、制御モジュール２００は、画素値全範囲を累積値範囲に正方向にマッピングし、即ち、最大の画素値が最大の累積値にマッピングされ、最小の画素値が最小の累積値にマッピングされる。

弱化パワーに基づいて累積照射回数を制御することを例とする。仮にグレースケールスライス画像が８ビットのグレースケール画像（画素値全範囲が０〜２５５）であり、バイナリ光源モジュール２０４の累積値範囲が０〜１５（例えば、弱化パワーが成形パワーの１／１５）である場合、本発明は、グレースケールスライス画像の各画素の画素値を累積値範囲にマッピングする。例えば、画素値０,１２８,２５５が、それぞれ、累積値０（回）,８（回）,１５（回）にマッピングされる。

成形パワーに基づいて累積照射時間を制御することを例とする。仮にグレースケールスライス画像の画素値全範囲が０〜２５５であり、完全硬化時間が０．１５秒である場合、バイナリ光源モジュール２０４の累積値範囲が０〜０．１５（即ち、各累積値が完全硬化時間以下である）。また、本発明は、グレースケールスライス画像の各画素の画素値を累積値範囲にマッピングする。例えば、画素値０,１２８,２５５が、それぞれ、累積値０（秒）,０．０８（秒）,０．１５（秒）にマッピングされる。

これにより、本発明は、バイナリ光源モジュール２０４のハードウェア能力（例えば、バイナリ光源モジュール２０４の最低パワーまたは最低単回照射時間）に基づいて、適切な累積値範囲を選んで画素値を印刷パラメータに変更することで、最適なシングルポイントの精細度を用いて多諧調印刷効果を達成することができる。

また、正方向のマッピング（即ち、画素値が大きくほど、当該画素が対応する３Ｄソリッドモデルの位置の硬化程度が高くなる）を用いるため、本発明により生成された３Ｄソリッドモデルは、その精細度の変化が対応する３Ｄオブジェクトの色変化により近づき、より良い印刷品質を有することができる。

ちなみに、以上、弱化パワーに基づいて累積照射回数を制御すること、及び成形パワーに基づいて累積照射時間を制御することについて説明したが、これに限定されない。他の実施例において、本発明は、弱化パワーに基づいて累積照射時間を制御してもよい。例えば、バイナリ光源モジュール２０４のパワーを低減させる場合（例えば、弱化パワーが成形パワーの１／２である場合）、累積値範囲を対応して拡張する必要がある（即ち、累積値範囲を対応して２倍拡張、例えば、０〜０．１６を０〜０．３２に拡張する）。

工程Ｓ２２の後、制御モジュール２００は、層ごとで３Ｄ光硬化印刷を実行するように、移動ステージ２０２、バイナリ光源モジュール２０４及びガルバノミラーモジュール２０６を制御する。まず、制御モジュール２００は、工程Ｓ２４を実行し、複数のグレースケールスライス画像のうちの１つを順に選択する。例えば、工程Ｓ２４を１回目実行する際、制御モジュール２００は、各グレースケールスライス画像の層数値に基づいて第１層のグレースケールスライス画像を選択する（即ち、層数値が１であるグレースケールスライス画像を選択する）。工程Ｓ２４を２回目実行する際、制御モジュール２００は、各グレースケールスライス画像の層数値に基づいて第２層のグレースケールスライス画像を選択する（即ち、層数値が２であるグレースケールスライス画像を選択する）。その後、同様に実行する。

工程Ｓ２６において、制御モジュール２００は、選択されたグレースケールスライス画像の各画素の印刷パラメータに基づいて、バイナリ光源モジュール２０４及びガルバノミラーモジュール２０６を制御して照射を行うことで、３Ｄ光硬化印刷を実行し、一層のスライスオブジェクトに対応する一層のスライスソリッドモデルを生成する。

工程Ｓ２８において、制御モジュール２００は、印刷が完成するか否かを判断する。具体的に、制御モジュール２００は、現在選択されたグレースケールスライス画像の層数値に基づいて、印刷が完成するか否かを判断する。即ち、全てのグレースケールスライス画像が選択されて印刷し、３Ｄオブジェクトに対応する３Ｄソリッドモデルの印刷が完成するか否かを判断する。

制御モジュール２００は、印刷が完成すると判断した場合、３Ｄ印刷方法の制御を終了する。そうでなければ、制御モジュール２００は、予め設定されたスライス高さを上昇（３Ｄプリンタ２０が下照射タイプの光硬化３Ｄプリントである場合）または降下（３Ｄプリンタ２０が上照射タイプの光硬化３Ｄプリントである場合）させるように移動ステージ２０２を制御し、工程Ｓ２４及び工程Ｓ２６を再び実行し、その他のグレースケールスライス画像（例えば、第２層のグレースケールスライス画像）を選択し、３Ｄ光硬化印刷を実行する（例えば、第２層のスライスオブジェクトに対応する第２層のスライスソリッドモデルを印刷する）。

本発明は、バイナリ光源モジュール２０４を用いて多階調光源モジュールの３Ｄ印刷効果を達成し、各印刷位置で多階調印刷を実現することにより、シングルポイントの印刷の精細度を向上させることができ、生成された３Ｄソリッドモデルの精細度を大幅に向上させることができる。

図３及び図４を併せて参照する。図４は、本発明の第２の実施例に係る３Ｄ印刷方法の一部を示すフローチャートである。図３の実施例に示す３Ｄ印刷方法と比較して、本実施例の３Ｄ印刷方法の工程Ｓ２２は、以下の工程をさらに含む。

工程Ｓ３０において、制御モジュール２００は、マッピング関係を取得する。ここで、マッピング関係は、画素値全範囲に含まれる複数の画素値サブ範囲を累積値範囲に含まれる複数の累積値に一対一対応させるものである。また、各画素値サブ範囲は、異なる複数の画素値をそれぞれ含む。各画素値サブ範囲は、対応する累積値にそれぞれ反比例する。

弱化パワーに基づいて累積照射回数を制御することを例とする。仮に画素値全範囲が０〜１０２３（例えば、グレースケールスライス画像が１０ビットのグレースケール画像である）であり、累積値範囲が０〜２５５（例えば、弱化パワーが通常の成形パワーの１／２５５である）である場合、そのマッピング関係は、画素値０〜３（即ち、画素値サブ範囲）が全て累積値０（回）にマッピングされ、画素値４〜７（即ち、画素値サブ範囲）が全て累積値１（回）にマッピングされ、画素値８〜１１（即ち、画素値サブ範囲）が全て累積値２（回）にマッピングされ、…、画素値１０２０〜１０２３（即ち、画素値サブ範囲）が全て累積値２５５（回）にマッピングされることになる。

成形パワーに基づいて累積照射時間を制御することを例とする。仮に画素値全範囲が０〜１０２３であり、累積値範囲が０〜０．２５５（即ち、完全硬化時間が０．２５５秒である）である場合、そのマッピング関係は、画素値０〜３（即ち、画素値サブ範囲）が全て累積値０（秒）にマッピングされ、画素値４〜７が全て累積値０．００１（秒）にマッピングされ、画素値８〜１１が全て累積値０．００２（秒）にマッピングされ、…、画素値１０２０〜１０２３が全て累積値０．２５５（秒）にマッピングされることになる。

工程Ｓ３２において、制御モジュール２００は、各グレースケールスライス画像の各画素の画素値が入った画素値サブ範囲を決定する。

工程Ｓ３４において、制御モジュール２００は、マッピング関係に基づいて各画素の画素値が対応する累積値を各画素の印刷パラメータとして設定する。例えば、第１のグレースケールスライス画像の第１画素の画素値が１０２１である場合、制御モジュール２００は、第１の画素が対応する累積値が２５５であると判断し、この累積値（２５５）を第１画素の印刷パラメータとして設定する。次いで工程Ｓ２４を実行する。

図３及び図５を併せて参照する。図５は、本発明の第３の実施例に係る３Ｄ印刷方法の一部を示すフローチャートである。図３の実施例に示す３Ｄ印刷方法と比較して、本実施例の３Ｄ印刷方法の工程Ｓ２２は、以下の工程をさらに含む。

工程Ｓ４０において、制御モジュール２００は、テーブルを取得する。具体的に、上記テーブルには、画素値全範囲に含まれる全ての画素値と累積値範囲に含まれる全ての累積値との間の１グループの対応関係が記録される。

工程Ｓ４２において、制御モジュール２００は、各グレースケールスライス画像の各画素の画素値に基づいてテーブルを検索し、各画素の画素値の対応する累積値を得て各画素の印刷パラメータとする。

本発明は、テーブルを用いて各画素の画素値の対応する累積値を検索することにより、処理時間を効果的に短縮することができ、印刷速度を向上させることができる。

図３及び図６を併せて参照する。図６は、本発明の第４の実施例に係る３Ｄ印刷方法の一部を示すフローチャートである。図３の実施例に示す３Ｄ印刷方法と比較して、本実施例の３Ｄ印刷方法の工程Ｓ２２は、以下の工程をさらに含む。

工程Ｓ５００において、制御モジュール２００は、層数値に基づいて複数のグレースケールスライス画像のうちの１つを選択する。

工程Ｓ５０２において、制御モジュール２００は、選択されたグレースケールスライス画像の各画素を点ごとでスキャンする。

工程Ｓ５０４において、制御モジュール２００は、スキャンされた画素の３Ｄオブジェクトに対応する部位を判断する。具体的に、制御モジュール２００は、スキャンされた画素が、３Ｄオブジェクトの表面に対応するものであるか、または３Ｄオブジェクトの内部に対応するものであるかを判断する。

制御モジュール２００は、スキャンされた画素が３Ｄオブジェクトの表面に対応するものであると判断すると、工程Ｓ５０６を実行する一方、スキャンされた画素が３Ｄオブジェクトの内部に対応するものであると判断すると、工程Ｓ５１２を実行する。

工程Ｓ５０６において、制御モジュール２００は、スキャンされた画素の画素値を画素値全範囲から累積値範囲にマッピングし、複数の累積値のうちの１つを得てこの画素の印刷パラメータとする。

工程Ｓ５０８において、制御モジュール２００は、この一枚のグレースケールスライス画像における全ての画素がすでにスキャンされたか否かを判断する。

制御モジュール２００は、全ての画素がスキャンされたと判断すると、工程Ｓ５１０を実行する。そうでなければ、制御モジュール２００は、工程Ｓ５０２を再び実行してその他のスキャンされていない画素をスキャンする。

工程Ｓ５１０において、制御モジュール２００は、全てのグレースケールスライス画像の処理が完了するか否かを判断する（即ち、全てのグレースケールスライス画像の画素に対して印刷パラメータを設定したか否かを判断する）。

制御モジュール２００は、全てのグレースケールスライス画像が処理完了と判断すると、工程Ｓ２４を実行する。そうでなければ、制御モジュール２００は、工程Ｓ５００を再び実行してその他のグレースケールスライス画像を処理する。

工程Ｓ５０４において、制御モジュール２００は、スキャンされた画素が３Ｄオブジェクトの内部に対応すると判断すると、工程Ｓ５１２を実行する。制御モジュール２００は、スキャンされた画素の印刷パラメータを累積値範囲における予め設定された累積値として設定する。

一実施例において、予め設定された累積値は、累積値範囲の最大値または中間値であってもよいが、これらに限定されない。例えば、仮に累積値範囲が０〜１５（１５が最高の硬化程度である）を例とすると、予め設定された累積値が最大値（１５）である場合、対応する位置（即ち、３Ｄソリッドモデルの内部）の液体成形材料が完全硬化になるように、３Ｄオブジェクトの内部を印刷する際に充分な光を提供することができる。その結果、生成された３Ｄソリッドモデルが好ましい強度を有することができる。一方、予め設定された累積値が最大値ではなく、例えば、中間値（８）またはその他の予め設定された値（１０）である場合、３Ｄオブジェクトの内部を印刷する際に提供された光が対応位置の液体成形材料の一部のみを硬化させることができる。これにより、３Ｄソリッドモデルの生成に必要な液体成形材料の使用量を効果的に低減させることができ、印刷コストを低減することができる。

本発明は、画素の対応する３Ｄオブジェクトの部位に基づいて印刷パラメータを設定することにより、より良い印刷オプション（例えば、高強度印刷または低コスト印刷）を提供することができる。

図７〜図１０Ｃを併せて参照する。図７は、本発明の第５の実施例に係る３Ｄ印刷方法を示すフローチャートである。図８Ａは、本発明の３Ｄオブジェクトを示す概略図である。図８Ｂは、本発明の３Ｄソリッドモデルを示す概略側面図である。図９Ａは、本発明の第１のグレースケールスライス画像を示す概略図である。図９Ｂは、本発明の第２のグレースケールスライス画像を示す概略図である。図９Ｃは、本発明の第３のグレースケールスライス画像を示す概略図である。図１０Ａは、本発明の第１のグレースケールスライス画像の印刷パラメータを示す概略図である。図１０Ｂは、本発明の第２のグレースケールスライス画像の印刷パラメータを示す概略図である。図１０Ｃは、本発明の第３のグレースケールスライス画像の印刷パラメータを示す概略図である。

本実施例において、コンピュータ装置２２または３Ｄプリンタ２０の制御モジュール２００は、スライサーソフトウェア２２０を実行した後、コンピュータ装置２２または３Ｄプリンタ２０は、工程Ｓ６００〜Ｓ６０２を実行するように制御されてもよい。また、制御モジュール２００は、印刷ソフトウェアを実行した後、３Ｄプリンタ２０は、工程Ｓ６０４〜Ｓ６１４を実行するように制御されてもよい（以下、コンピュータ装置２２がスライサーソフトウェア２２０を実行することを例として説明する）。

工程Ｓ６００において、コンピュータ装置２２は、１グループの３Ｄオブジェクト（例えば、図８Ａに示す３Ｄオブジェクト８）に対応する３Ｄオブジェクトデータをロードする。

工程Ｓ６０２において、コンピュータ装置２２は、３Ｄオブジェクト８を複数のスライスオブジェクトにスライスするように（図８Ａでは、３Ｄオブジェクト８を３層のスライスオブジェクト８００，８２０，８４０にスライスすることを例とする）、ロードされた３Ｄオブジェクトデータに対してスライス処理を実行し、各スライスオブジェクト８００，８２０，８４０に対応するグレースケールスライス画像を生成する（例えば、図９Ａ〜図９Ｃに示すグレースケールスライス画像８０２，８２２，８４２は、８ビットのグレースケール画像である。ここで、グレースケールスライス画像８０２がスライスオブジェクト８００に、グレースケールスライス画像８２２がスライスオブジェクト８２０に、グレースケールスライス画像８４２がスライスオブジェクト８４０に対応する）。

次に、コンピュータ装置２２は、生成されたグレースケールスライス画像８０２，８２２，８４２を３Ｄプリンタ２０に送信する。

工程Ｓ６０４において、３Ｄプリンタ２０の制御モジュール２００は、接続モジュール２１２を介してグレースケールスライス画像８０２，８２２，８４２を受信する。

工程Ｓ６０６において、制御モジュール２００は、各グレースケールスライス画像８０２，８２２，８４２の各画素の画素値を画素値全範囲から累積値範囲に正方向にマッピングし、マッピングして得た累積値を各画素の印刷パラメータとする。

一実施例において、制御モジュール２００は、画素が３Ｄオブジェクト８の表面に対応するものであると判断する場合、上述したマッピング処理を実行する一方、画素が３Ｄオブジェクト８の内部に対応するものであると判断する場合、累積値範囲における最大の累積値を直接この画素の印刷パラメータとする。

弱化パワーに基づいて累積照射回数を制御することを例とする。図１０Ａ〜図１０Ｃに示すように、累積値範囲が０〜３である場合、そのマッピング関係は、画素値０〜６３が累積値０（回）にマッピングされ、画素値６４〜１２７が累積値１（回）に対応し、画素値１２８〜１９１が累積値２（回）に対応し、画素値１９２〜２５５が累積値３（回）に対応する。アレイ８０４には、グレースケールスライス画像８０２における各画素の印刷パラメータが記録され、アレイ８２４には、グレースケールスライス画像８２２における各画素の印刷パラメータが記録され、アレイ８４４には、グレースケールスライス画像８４２における各画素の印刷パラメータが記録される。

本発明は、正方向マッピングを採用し、各画素の画素値と対応する印刷パラメータとが比例する。例えば、画素値「２５５」が印刷パラメータ「３」に対応し、画素値「１９０」が印刷パラメータ「２」に対応し、画素値「１２５」が印刷パラメータ「１」に対応するようにしている。

工程Ｓ６０８において、制御モジュール２００は、弱化パワーを決定する。

弱化パワーに基づいて累積照射回数を制御することを例とする場合には、印刷パラメータがパワーに関連するパラメータである。制御モジュール２００は、累積値範囲及び３Ｄプリンタ２０の予め設定された成形パワーに基づいて、弱化パワーを決定する。具体的に、制御モジュール２００は、累積値範囲に含まれる複数のゼロでない累積値の数量及び成形パワーに基づいて弱化パワーを決定する。

例えば、仮に累積値範囲が４つの累積値０，１，２，３（ゼロでない累積値が３つある）を含む場合、制御モジュール２００は、弱化パワーを成形パワーの１／３に設定してもよい。仮に累積値範囲が１０個のゼロでない累積値（例えば、累積値範囲が０〜１０）を含む場合には、制御モジュール２００は、弱化パワーを成形パワーの１／１０に設定してもよい。その後、同様に実行する。

工程Ｓ６１０において、制御モジュール２００は、複数のグレースケールスライス画像８０２，８２２，８４２のうちの１つを順に選択する（第１層のグレースケールスライス画像８０２を選択することを例とする）。

工程Ｓ６１２において、制御モジュール２００は、選択されたグレースケールスライス画像の各画素の印刷パラメータに基づいて、バイナリ光源モジュール２０４が各画素の成形槽２１４において対応する印刷位置を逐一に照射するように、ガルバノミラーモジュール２０６を制御する。

成形パワーに基づいて累積照射時間を制御することを例とする場合、工程Ｓ６０８は省略されてもよい。印刷パラメータが予め設定された受光時間である。制御モジュール２００は、各印刷位置の累積受光時間が各画素の印刷パラメータを満たすまで、予め設定された成形パワーを用いて各画素の成形槽２１４において対応する印刷位置を照射するように、バイナリ光源モジュール２０４及びガルバノミラーモジュール２０６を制御する。

弱化パワーに基づいて累積照射回数を制御することを例とする場合には、印刷パラメータが予め設定された受光回数である。制御モジュール２００は、各印刷位置の累積受光回数が各画素の対応する印刷パラメータを満たすまで、工程Ｓ６０８において決定された弱化パワーに基づいて、各画素の成形槽２１４において対応する印刷位置を連続的または断続的に複数回照射する（毎回照射時間が予め設定された単回照射時間である）ように、バイナリ光源モジュール２０４及びガルバノミラーモジュール２０６を制御する。

工程Ｓ６１４において、制御モジュール２００は、印刷が完成するか否かを判断する。制御モジュール２００は、印刷が完成すると判断した場合、３Ｄ印刷方法の制御を終了する。そうでなければ、制御モジュール２００は、予め設定されたスライス高さを移動させるように移動ステージ２０２を制御し、工程Ｓ６１０及び工程Ｓ６１２を再び実行し、次層のスライスソリッドモデルを印刷する。

図８Ｂに示すように、本発明の３Ｄ印刷方法によって印刷された３Ｄソリッドモデル８’の第１層の内部領域８０６２，８０６４，８０６６及び第２層の内部領域８２６２は、印刷期間に充分な光照射（即ち、印刷パラメータが全ての累積値における最大値である）を受けたため、完全硬化になる。３Ｄソリッドモデル８’の第１層の表面領域８０６０，８０６８、第２層の表面領域８２６０，８２６４、及び第３層の表面領域８４６０は、印刷期間に充分な光照射を受けないため（即ち、印刷パラメータが全ての累積値における最大値ではない）、一部のみ硬化して異なる高さが形成される。これにより、３Ｄソリッドモデル８’の表面のグラデーションを低減させるとともに、３Ｄソリッドモデル８’の印刷品質を向上させることができる。

以下、本発明の画素値全範囲と累積値範囲との間のマッピング関係について説明する。図１１Ａ〜図１１Ｃを併せて参照する。図１１Ａは、本発明の一実施例に係る画素値全範囲と累積値範囲との間のマッピング関係を示す概略図である。図１１Ｂは、本発明の他の実施例に係る画素値全範囲と累積値範囲との間のマッピング関係を示す概略図である。図１１Ｃは、本発明の別の実施例に係る画素値全範囲と累積値範囲との間のマッピング関係を示す概略図である。バイナリ光源モジュール２０４の各印刷位置に対する累積照射回数を制御することを例として説明する。また、以下の説明では、画素値全範囲が０〜２５５（即ち、グレースケールスライス画像が８ビットのグレースケール画像である）、累積値範囲が０〜７回（即ち、８種類の輝度変化を提供する）とする。

本発明において、画素値全範囲が複数の画素値サブ範囲に分割されてもよい。また、画素値サブ範囲の数量は、累積値範囲がカバーする累積値の数量と同じであり、各画素値サブ範囲は、１つの累積値にそれぞれマッピングされる。なお、各画素値サブ範囲がカバーする画素値の数量が同じであっても異なってもよい。

各画素値サブ範囲のカバーする画素値の数量が同じであることを例とする。図１１Ａに示すように、画素値全範囲が８つの画素値サブ範囲に分割され、それぞれ、０〜３１（累積値０にマッピングされる）、３２〜６３（累積値１にマッピングされる）、６４〜９５（累積値２にマッピングされる）、９６〜１２７（累積値３にマッピングされる）、１２８〜１５９（累積値４にマッピングされる）、１６０〜１９１（累積値５にマッピングされる）、１９２〜２２３（累積値６にマッピングされる）、及び２４４〜２５５（累積値７にマッピングされる）となる。また、各画素値サブ範囲は、全て３２個の画素値をカバーする。

各画素値サブ範囲のカバーする画素値の数量が異なることを例とする。図１１Ｂに示すように、画素値全範囲が８つの画素値サブ範囲に分割され、それぞれ、０〜２３（累積値０にマッピングされる）、２４〜４７（累積値１にマッピングされる）、４８〜８７（累積値２にマッピングされる）、８８〜１２７（累積値３にマッピングされる）、１２８〜１６７（累積値４にマッピングされる）、１６８〜２０７（累積値５にマッピングされる）、２０８〜２３１（累積値６にマッピングされる）、及び２３２〜２５５（累積値７にマッピングされる）となる。また、画素値サブ範囲０〜２３，２４〜４７，２０８〜２３１及び２３２〜２５５が２４個の画素値をカバーし、画素値サブ範囲４８〜８７，８８〜１２７，１２８〜１６７及び１６８〜２０７が４０個の画素値をカバーする。

ちなみに、液体成形材料の硬化程度と受光量との間の関係が完璧な線型性ではない。また、材料、製造過程または印刷環境の不十分であるため、毎回液体成形材料が照射を受ける際の実際硬化程度の変化が全く同じではない。上記原因により、液体成形材料の硬化程度と累積値（照射回数または照射時間）との間の関係が完璧な線型性ではない。そのため、各累積値の対応する画素値の数量が全て同じである場合、液体成形材料の硬化程度の変化量では、画素値の変化量を実際に反映することができない。

例えば、仮に各累積値の対応する画素値の数量が全て３２である場合であっても、液体成形材料が、１回の照射を受けた後の硬化程度が１０％、２回の照射を受けた後の硬化程度が２０％、３回の照射を受けた後の硬化程度が５０％、４回の照射を受けた後の硬化程度が７０％、５回の照射を受けた後の硬化程度が９０％、６回の照射を受けた後の硬化程度が９５％であり、７回の照射を受けた後の硬化程度が１００％である。

そこで、本発明は、低累積値（図１１Ｂに示す累積値０，１）及び高累積値（図１１Ｂに示す累積値６，７）の対応する画素値の数量を減らし、中間累積値（図１１Ｂに示す累積値２〜５）の対応する画素値の数量を増やすことにより、液体成形材料の硬化程度の変化が画素値の変化により近づき、印刷品質を向上させることができる。

別の実施例において、図１１Ｃに示すように、画素値全範囲が８つの画素値サブ範囲に分割され、各画素値サブ範囲のカバーする画素値数量が漸次少なくなるように、それぞれ、０〜５５（累積値０にマッピングされる）、５６〜１１１（累積値１にマッピングされる）、１１２〜１５１（累積値２にマッピングされる）、１５２〜１９１（累積値３にマッピングされる）、１９２〜２１５（累積値４にマッピングされる）、２１６〜２３９（累積値５にマッピングされる）、２４０〜２４７（累積値６にマッピングされる）、及び２４８〜２５５（累積値７にマッピングされる）となる。また、画素値サブ範囲０〜５５，５６〜１１１が５６個の画素値をカバーし、画素値サブ範囲１１２〜１５１，１５２〜１９１が４０個の画素値のみをカバーし、画素値サブ範囲１９２〜２１５，２１６〜２３９が２４個の画素値のみをカバーし、画素値サブ範囲２４０〜２４７，２４８〜２５５が８個の画素値のみをカバーする。

勿論、本発明は、他の複数の実施例を有してもよい。当業者が、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で対応する変化または付加はいずれも本願の特許請求の範囲に含まれるものである。

１０…３Ｄオブジェクト
１２０、１４０、１６０…スライスオブジェクト
１２２、１４２、１６２…印刷データ
１０’…３Ｄソリッドモデル
２０…（バイナリ光硬化）３Ｄプリンタ
２００…制御モジュール
２０２…移動ステージ
２０４…バイナリ光源モジュール
２０６…ガルバノミラーモジュール
２０８…マンマシンインタフェース
２１０…メモリモジュール
２１２…接続モジュール
２１４…成形槽
２２…コンピュータ装置
２２０…スライサーソフトウェア
３０…液体成形材料
３２０、３２２、３４０、３４２…スライスソリッドモデル
３６…透光領域
８…３Ｄオブジェクト
８’…３Ｄソリッドモデル
８００、８２０、８４０…スライスオブジェクト
８０６０、８０６８、８２６０、８２６４、８４６０…表面領域
８０６２、８０６４、８０６６、８２６２…内部領域
８０２、８２２、８４２…グレースケールスライス画像
８０４、８２４、８４４…アレイ

Claims (13)

1. バイナリ光硬化３Ｄプリンタに用いるバイナリ光硬化３Ｄプリンタの３Ｄ印刷方法であって、
   （ａ）３Ｄオブジェクトに対応する複数のグレースケールスライス画像を取得する工程と、
   （ｂ）各前記グレースケールスライス画像における各画素の画素値を画素値全範囲から少なくとも３つの累積値を含む累積値範囲にマッピングし、前記少なくとも３つの累積値のうちの１つを得て、得た当該累積値を各前記画素の印刷パラメータとし、前記画素値全範囲は、全ての前記グレースケールスライス画像における全ての前記画素の画素値を含む工程と、
   （ｃ）前記複数のグレースケールスライス画像のうちの１つを順に選択する工程と、
   （ｄ）選択された前記グレースケールスライス画像における各前記画素の前記印刷パラメータに基づいて、バイナリ光源モジュールにより照射を行うことで一層のスライスソリッドモデルを生成するように前記バイナリ光硬化３Ｄプリンタを制御する工程と、
   （ｅ）前記３Ｄオブジェクトに対応する３Ｄソリッドモデルの印刷を完成させるまで前記工程（ｃ）〜前記工程（ｄ）を繰り返す工程と、を含むことを特徴とする３Ｄ印刷方法。
2. 前記工程（ｂ）は、
   （ｂ１）前記画素値全範囲に含まれる少なくとも３つの画素値サブ範囲を前記累積値範囲の前記少なくとも３つの累積値に一対一対応させるマッピング関係を取得し、各前記画素値サブ範囲は、異なる複数の画素値をそれぞれ含む工程と、
   （ｂ２）各前記画素の画素値が入った前記画素値サブ範囲を決定し、前記マッピング関係に基づいて各前記画素が対応する前記累積値を前記画素の前記印刷パラメータとして設定する工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ印刷方法。
3. 少なくとも２つの前記画素値サブ範囲に含まれる画素値の数量は、互いに異なることを特徴とする請求項２に記載の３Ｄ印刷方法。
4. 前記工程（ｂ）は、
   （ｂ３）各前記画素の画素値に基づいてテーブルを検索し、対応する前記累積値を得て、当該累積値を前記画素の前記印刷パラメータとし、前記テーブルには、前記画素値全範囲に含まれる全ての画素値と前記累積値範囲の前記少なくとも３つの累積値との間の対応関係が記録される工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ印刷方法。
5. 前記工程（ｂ）は、
   （ｂ４）いずれかの画素が前記３Ｄオブジェクトの表面に対応するものであると判断すると、前記画素の画素値を前記画素値全範囲から前記累積値範囲にマッピングすることで、前記少なくとも３つの累積値のうち１つを得て、得た当該累積値を前記画素の印刷パラメータとする工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ印刷方法。
6. 前記工程（ｂ）は、
   （ｂ５）いずれかの画素が前記３Ｄオブジェクトの内部に対応するものであると判断すると、前記画素の前記印刷パラメータを前記累積値範囲における予め設定された累積値と設定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の３Ｄ印刷方法。
7. 前記バイナリ光硬化３Ｄプリンタは、液体成形材料を収容するための成形槽を含み、
   前記工程（ｄ）は、予め設定された成形パワーに基づいて、各前記画素の前記成形槽において対応する印刷位置を、各前記印刷位置の累積受光時間が各前記画素の前記印刷パラメータをそれぞれ満たすまで、それぞれ照射するように前記バイナリ光源モジュールを制御する工程であることを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ印刷方法。
8. 最大の前記累積値は、前記成形パワーに基づいて前記液体成形材料を完全に硬化させる完全硬化時間であり、少なくとも１つの前記累積値は、前記成形パワーに基づいて前記液体成形材料を部分的に硬化させる部分硬化時間であり、最小の前記累積値は、０であることを特徴とする請求項７に記載の３Ｄ印刷方法。
9. 前記バイナリ光硬化３Ｄプリンタは、液体成形材料を収容するための成形槽を含み、
   前記工程（ｄ）は、予め設定された単回照射時間及び弱化パワーに基づいて、各前記画素の前記成形槽において対応する印刷位置を、各前記印刷位置の累積受光回数が前記画素の前記印刷パラメータをそれぞれ満たすまで、それぞれ照射するように前記バイナリ光源モジュールを制御する工程であることを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ印刷方法。
10. 最大の前記累積値は、前記単回照射時間及び前記弱化パワーに基づいて前記液体成形材料を完全に硬化させる完全硬化回数であり、少なくとも１つの前記累積値は、前記単回照射時間及び前記弱化パワーに基づいて前記液体成形材料を部分的に硬化させる部分硬化回数であり、最小の前記累積値は、０であることを特徴とする請求項９に記載の３Ｄ印刷方法。
11. 前記工程（ｄ）の前に、
    （ｄ０）前記累積値範囲に含まれるゼロでない前記少なくとも３つの累積値の数量及び前記バイナリ光源モジュールの予め設定された成形パワーに基づいて、前記弱化パワーを決定し、前記弱化パワーが前記成形パワーよりも小さい工程をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の３Ｄ印刷方法。
12. 前記バイナリ光硬化３Ｄプリンタは、複数のプリズムを有するガルバノミラーモジュールを含み、
    前記バイナリ光源モジュールは、点光源であり、前記ガルバノミラーモジュールに向けて光ビームを出射し、
    前記工程（ｄ）は、各前記画素の前記印刷パラメータに基づいて、前記複数のプリズムの角度を変更することにより、前記光ビームを各前記画素が対応する印刷位置に逐一に照射させるように前記ガルバノミラーモジュールを制御することを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ印刷方法。
13. 前記工程（ａ）の前に、
    （ａ０１）３Ｄオブジェクトに対応する３Ｄオブジェクトデータをロードする工程と、
    （ａ０２）前記３Ｄオブジェクトデータに対してスライス処理を実行して、前記複数のグレースケールスライス画像を生成する工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ印刷方法。